張浩
許多同學會有這樣的感覺:在審題過程中似曾相識,但解題過程中卻義千瘡百孔.究其根源,主要是在課堂中對學習內(nèi)容的理解上往往蜻蜓點水,習慣于簡單模仿,沒有自己的獨立思考.尤其是對概念的理解,對問題的理解不夠深刻,老師追問“懂了嗎”,不假思索地回答“懂了”.
懂是有階段性的.對于概念,同學們不僅僅要懂其本身,而且要懂它的來龍去脈;不僅要通過例題懂概念的局部,而且要通過課堂練習、課后作業(yè)懂其全部;懂這個概念為什么要提出來,從哪一個方面提出來,利用這個概念可以解決什么問題,為什么可以解決這些問題,如此等等.下面從《導數(shù)》中的一些問題,淺談一下上述思考.
第一階段:概念的生成,達到概念的“朦朧懂”
導數(shù)概念的建立是基于“無限逼近”的過程,這與初等數(shù)學所涉及的思想方法有著本質(zhì)的不同.我們首先是學習平均變化率,平均變化率是曲線陡峭程度的“數(shù)量化”,大部分同學對應該有一定的印象.緊接著結合圖象學習瞬時變化率,這是導數(shù)概念的源頭.同學們可以嘗試畫出逐步放大的圖形.具體就是曲線上一點P附近的圖形放大再放大,是“局部以直代曲”的思想根源.
第二階段:例題的探究,達到概念的“局部懂”
在“朦朧懂”后,我們的頭腦中往往有一個抽象的概念模型,這需要用具體例子來試一試,以判斷對概念的“懂”的程度.因此例題的學習是一個具體化的過程,在這一過程中,不要怕出錯,要敢于試,尤其要從不太懂的角度去探究,需要同學們結合剛剛學習的概念多角度去分析、解答.
例 已知f(x)=x?,求曲線y=f(x)在x=2處的切線斜率.
分析這是教材上的一道例題,背景是利用割線斜率逼近切線斜率與導數(shù)之間的相互關聯(lián),利用導數(shù)很容易求得斜率為4.
思考我們可以對例題進行多樣化的挖掘、探究,比如作出圖象加強直觀;還可以取△x<0進行比較;有條件的同學還可以利用計算機分別演示數(shù)值逼近和圖形逼近的過程,生動形象度和可信度大大增加.
以上從多個側面探究導數(shù)的概念,通過例題,我們要弄懂例題中關注的局部,形成一個個“局部懂”.
第三階段:練習的解答,達到概念的“變式懂”
在“局部懂”后,我們頭腦中的知識和方法往往是雜亂無章的,需要梳理,尤其需要依白己的認知去梳理.因此我們要把握好課堂上老師留出的小段練習時間,將課堂上的練習題——例題的“變式”逐一擊破.我們要在變式學習中,讓一個個“局部懂”連起來.
練習(1)直線ι是拋物線y=0.5x?-4x+10在x=6處的切線,求直線ι在y軸上的截距;
(2)直線ι是曲線y=f(x)在x=4處的切線,且切點坐標為(4,5),又ι的縱截距為3,求f'(4)的值;
(3)分別求曲線y=x?+2x在點A(l,1)及點B(-1,-3)處的切線方程.
解(1)由題意得:y'=x-4,所以切線的斜率為2.
又因為切點坐標為(6,4),由直線方程的點斜式可得直線方程為:y-4=2(x-6),即為:y=2x-8.
令x=0得y=-8,所以直線ι在y軸上的截距為 8.
(2)因為ι的縱截距為3,所以直線過點(0,3),結合ι過切點(4,5),由直線方程的兩點式可得ι的方程為,化解得ι的斜率為1/2,所以f'(4)=1/2
(3)易得:y'=2x+2,所以曲線在點A,B處的斜率分別為:0和4,對應的切線方程分別為:y=1和y=4x+l.
評注這是一組教材后的課堂練習題,相對例題而言更強調(diào)的是對概念本質(zhì)的理解.抓住切點、切線、斜率等幾個相關聯(lián)的關鍵詞,將導數(shù)的幾何意義充分理解、消化、吸收,這組問題就迎刃而解了.
思考三個練習題從不同層面詮釋了利用導數(shù)求切線時的各種關聯(lián),一方面利用方程組的理念也可以求解切線的相關問題,另一方面利用導數(shù)可以優(yōu)化解題.但過程當中對概念的理解要透徹,從單純的模仿到帶有創(chuàng)造性的模仿,是一個飛躍.
該問題中有一個容易出現(xiàn)理解偏差的詞“在……處”,這個詞與“過……點”常常混淆,在練習中,要通過多次反復的強化,逐步融于自己的知識結構中,而不應該通過記憶來學習.說了這一問題,有可能一些同學要問:是不是要死磕一些詞呢?不一定,有些概念的真正“懂”要經(jīng)過多次反復,因此在課堂練習中更應該關注主流、重點,跟上課堂節(jié)奏,不應該在個別處“轉圈”.
第四階段:作業(yè)的自測,達到概念的“升華懂”
由于課堂上時空的制約,“變式懂”也只是在課堂中的懂,這種懂往往是瞬時的,課后,應該及時復習鞏固,讓“懂”升華.下面通過一個問題的探究,希望對大家有所啟發(fā).
問題設函數(shù),曲線y=f(x)在點(2,f(2))處的切線方程為7x-4y-12=0.
(1)求y=f'(x)的解析式;
(2)證明:曲線y=f(x)上任一點處的切線與直線x=O和直線y=x所圍成的三角形面積為定值,并求此定值.
略解(1)根據(jù)曲線y=f(x)在點(2,f(2》處的切線方程為7x-4y-12=0可知,(2,f(2))滿足函數(shù)方程,且f;(2)=7/4,列方程組可求得
(2)求出f(x)在任一點(o,yo)處的切線方程,分別令x=0和y=x,求出切線與y軸及與y=x交點的坐標,表達出面積的關系式,再消去變量,求得定值為6.
思考本題旨在通過對導數(shù)的幾何意義和解析幾何中的定值問題的探究,提高對導數(shù)的整體認識,在提升推理論證能力和運算求解能力的同時,導數(shù)概念在頭腦中也得到升華.
課堂上的理解程度受很多因素的影響,但追根溯源必須要對概念有深刻的理解,對典型問題要問一問為什么,對課堂練習要問一問像不像,對課后作業(yè)要問一問怎么做,作業(yè)做好后要問一問是否還有其他方法.
學習中的每個階段,我們應該跟上甚至超越,這樣才是真正的“懂”.